RANCANG BANGUN POMPA HIDRAULIK RAM (HIDRAM) SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains Surya Dharma 080801059 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
PERSETUJUAN Judul : RANCANG BANGUN POMPA HIDRAULIK RAM (HIDRAM) Kategori : SKRIPSI Nama : SURYA DHARMA Nomor Induk Mahasiswa : 080801059 Program Studi : SARJANA (S1) Departemen : FISIKA Fakultas :MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, Oktober 2013 Pembimbing II Pembimbing I Drs. Aditya Warman Msi. Junedi Ginting S,Si, M.Si. NIP. 195705031983031003 NIP. 1973062220033121 Medan, Oktober 2013 Diketahui/Disetujui oleh : Departemen Fisika FMIPA USU Ketua Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003 ii
PERNYATAAN RANCANG BANGUN POMPA HIDRAM SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Oktober 2013 Surya Dharma 080801059 iii
PENGHARGAAN Alhamdulillahirobbil alamin, Segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata ala yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis. Skripsi ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar sarjana pada Program Studi Fisika(S1) pada Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Penulis menyadari bahwa tersusunnya Skripsi ini dari Do a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Yth.: 1. Bapak Dekan Dr. Sutarman Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. 2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 3. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, selaku Sekretaris Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 4. Bapak Junedi Ginting S.Si, M.Si. selaku dosen pembimbing 1 yang telah memberikan bimbingan, masukan, saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian skripsi ini. 5. Bapak Drs. Aditya Warman M.Si. selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. iv
6. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Fisika SI Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. 7. Kedua orang tua penulis Ayahanda Sugianto dan Ibunda Aminah serta saudara kandung (Muhammad Syahrial &Agustin Maya Pratiwi) atas dukungannya, doa, motivasi yang diberikan dari awal mulai perkuliahan sampai penulisan skripsi ini. 8. Sahabat terbaik saya Niky Puji Utami dan keluarganya yang telah memberikan pikiran positif agar saya tetap semangat dalam mengerjakan skripsi ini, dan juga Sahril Nasution yang selalu saya repotkan dari awal kuliah sampai sekarang. Thanks Brad. 9. Sahabat saya Fadhlan Ansyhari Ritonga dan keluarga yang bersedia untuk meminjamkan halaman rumahnya dalam proses pembuatan alat dan membantu saya dalam pengujian alat dan sahabat saya yang lain Ristianti Dwi Prawita, Melly Frizha, Hendri Diapari Siregar S,Si. Yang selalu membantu saya memecahkan masalah skripsi saya. 10. Teman-teman seperjuangan dan Senior (Bang Hendrik, Bang Oki, Bang Gilang, Mahdian, Ogah, Deny, Ajir, Veros, Adi) dan teman teman lain yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal alamin \ Penulis v
ABSTRAK Harga bahan bakar yang terus bertambah mengakibatkan biaya operasional untuk mengangkat air yang menggunakan pompa komersil juga meningkat. Karena itu diperlukan suatu desain penelitian perancangan dan pembuatan peralatan yang diperkirakan mampu untuk mengangkat air dari permukaan yang lebih rendah ke permukaan yang lebih tinggi tanpa listrik dan bahan bakar. Salah satu teknologi tepat guna tersebut adalah Pompa hidraulik ram (Hidram). Pompa yang tidak membutuhkan energi dari luar pada pengoperasianya. Berdasarkan desain pompa hidram yang dibuat, pompa mampu mengangkat air hingga 5,5 m dari sumber air dan debit rata-rata air yang dapat diangkat adalah 3 x 10-5 m 3 /s (1,63 l/menit), dengan efisiensi menurut persamaan D Aubuisson adalah 28,15 %. Secara kesuluruhan pembuatan dan biaya operasional pompa hidram sangat jauh lebih murah dari pompa komersil yang membutuhkan listrik ataupun bahan bakar. Katakunci : Hidram, Efisisensi, Efektivitas, Teknologi tepat guna vi
Design and Construction of Hydraulic Ram Pump ABSTRACT Increasing of oil price also insist operational cost rise for pumping water from the low land areas to up land. Therefore we need a tools design which approximately can lifted the water from the low land to up land areas. One of appropriate technology is Hydraulic Ram Pump (Hydram). Pump with no other external energi source to operated.. Based on the design water can lifted up to 5,5 m from source water and the volume flow rate in the delivered pipe was 3 x 10-5 m 3 /s (1,63 l/min), which result in an efficiency of 28,15 % based on D Aubisson equation. The overall cost of fabrication of this hydram shows that the pump is relatively cheaper than the existing pumps who need electricity or fuel to operated. Keywords: Hydram, Effciency, Appropriate technology vii
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan ii Pernyataan iii Penghargaan iv Abstrak vi Abstract vii Daftar Isi viii Daftar Tabel xi Daftar Gambar xii BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Permasalahan 2 1.3 Batasan Masalah 2 1.4 Tujuan Penelitian 2 1.5 Manfaat Penelitian 3 1.6 Sistematika Penulisan 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5 2.1 Hidrodinamika 5 2.1.1 Definisi Hidrodinamika 5 2.1.2 Momentum Aliran Pipa 5 2.2 Benturan Air (Water Hammer) 6 2.3 Hidraulik Ram 8 2.3.1 Definisi Hidraulik Ram 8 2.3.2 Bagian Bagian Pompa Hidram 9 2.3.3 Prinsip Kerja Pompa Hidram 11 2.4 Persamaan Energi Pada Pompa Hidram 15 viii
2.4.1 Energi yang dibangkitkan pada Pompa Hidram 15 2.4.2 Efisiensi Pompa Hidram 17 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 18 3.1 Diagram Blok 18 3.2 Rancangan Badan Pompa 19 3.3 Penentuan Head Pipa 20 3.3.1 Penentuan Head Masuk 20 3.3.2 Penentuan Head Keluar 20 3.4 Penentuan Diameter Pipa 21 3.5 Penentuan Panjang Pipa Masuk 22 3.6 Penentuan Bahan Pipa 22 3.6.1 Penentuan Bahan Pipa Masuk 22 3.6.2 Penentuan Bahan Pipa Keluar 23 3.7 Rancangan Tabung Udara 23 3.8 Variabel yang diamati 25 3.9 Langkah Penelitian 25 3.9.1 Persiapan 25 3.9.2 Pelaksanaan Pengujian 25 3.9.3 Langkah Kerja 27 BAB IV PENGUJIAN ALAT 28 4.1 Pengujian Alat 28 4.1.1. Pengujian Klep 28 4.1.2. Pengujian Tabung Udara 28 4.1.3. Pengujian Pipa Hantar 28 4.2 Proses Pengambilan Data 29 4.3 Hasil Pengamatan 30 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 36 5.1 Kesimpulan 36 5.2 Saran 36 ix
Daftar Pustaka 38 Lampiran 39 x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Besar head keluar (h) berdasarkan head masuk (H) dan panjang pipa masuk (L) 21 Tabel 3.2 Hubungan panjang pipa masuk (L) dan diameter pipa masuk (D) 21 Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Pengujian I 31 Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Pengujian II 32 Tabel 4.3 Hasil Pengamatan Pengujian III 33 Tabel 4.4 Hasil Pengamatan Pengujian IV 34 Tabel 4.5 Hasil perhitungan dari beberapa parameter 35 xi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Ilustrasi Siklus 1 12 Gambar 2.2 Ilustrasi Siklus 2 13 Gambar 2.3 Ilustrasi Siklus 3 14 Gambar 2.4 Ilustrasi Siklus 4 15 Gambar 2.5 Skema Instalasi Pompa Hidram 15 Gambar 3.1 Diagram Blok Alat Pompa Hidram 18 Gambar 3.2 Rancangan badan pompa (a) Ilustrasi (b)tampak jadi 19 Gambar 3.3 Pipa Inlet PVC 1 ½ Merek WAVIN 23 Gambar 3.4 Rancangan Tabung Udara 24 Gambar 3.5 Skema Instalasi Pompa Hidram 26 xii